CN114610097A

CN114610097A - Pid参数自整定的温度控制的方法及装置、保温箱

Info

Publication number: CN114610097A
Application number: CN202210282804.XA
Authority: CN
Inventors: 胡伟; 陈欢; 唐先双; 鞠焕文; 王潘飞; 刘晓龙
Original assignee: Qingdao Haier Biomedical Co Ltd
Current assignee: Qingdao Haier Biomedical Co Ltd
Priority date: 2022-03-22
Filing date: 2022-03-22
Publication date: 2022-06-10
Anticipated expiration: 2042-03-22
Also published as: CN114610097B

Abstract

本申请涉及温度控制技术领域，公开一种PID参数自整定的温度控制的方法，包括：检测箱内的当前温度；根据当前温度，确定当前控制阶段；根据当前温度和当前控制阶段，通过不同类型的比例积分微分控制确定加热管的目标输出功率。检测箱内的当前温度，确定与当前温度所对应的当前控制阶段。根据当前温度和当前控制阶段，通过不同类型的比例积分微分控制确定加热管的目标输出功率，使箱内温度达到目标温度。由于在不同的控制阶段采用不同类型的比例积分微分控制确定加热管的目标输出功率，降低了箱内温度的上升时间、超调量和稳定时间，以减少箱内温度达到目标温度所需的时间。本申请还公开一种PID参数自整定的温度控制的装置和保温箱。

Description

PID参数自整定的温度控制的方法及装置、保温箱

技术领域

本申请涉及温度控制技术领域，例如涉及一种PID参数自整定的温度控制的方法及装置、保温箱。

背景技术

目前，在生物医疗领域，保温箱用于细胞培养和高温灭菌等方面。如何对保温箱的温度进行控制，使箱内温度快速达到目标温度，是研究人员需要解决的问题。

相关技术中的温度控制的方法包括：设定被控对象目标温度；获取被控对象实际温度；根据被控对象实际温度与被控对象目标温度的误差，采用PID(ProportionalIntegral Differential，比例积分微分)控制算法得出温度源输出功率；设定温度源温度上限、温度源温度下限；获取温度源温度；根据温度源温度与设定的温度源温度上限、温度源温度下限的关系，对PID控制算法得出的温度源输出功率进行补偿；根据补偿后的温度源输出功率数据调节温度源的最终输出功率。

在实现本公开实施例的过程中，发现相关技术中至少存在如下问题：

该方法能够实现温度控制。但是，在整个控制过程中，仅采用比例积分微分控制，箱内温度达到目标温度所需的时间长。

发明内容

为了对披露的实施例的一些方面有基本的理解，下面给出了简单的概括。所述概括不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围，而是作为后面的详细说明的序言。

本公开实施例提供了一种PID参数自整定的温度控制的方法及装置、保温箱，以减少箱内温度达到目标温度所需的时间。

在一些实施例中，所述方法包括：检测箱内的当前温度；根据当前温度，确定当前控制阶段；根据当前温度和当前控制阶段，通过不同类型的比例积分微分控制确定加热管的目标输出功率。

可选地，根据当前温度，确定当前控制阶段，包括：在当前温度小于或等于第一温度阈值的情况下，确定当前控制阶段为初始控制阶段；在当前温度大于第一温度阈值且小于或等于第二温度阈值的情况下，确定当前阶段为温升加速阶段；在当前温度大于第二温度阈值且小于或等于第三温度阈值的情况下，确定当前阶段为温升减速阶段；在当前温度大于第三温度阈值和历史最高温度的情况下，确定当前阶段为振荡控制阶段；在当前温度大于第三温度阈值且小于或等于历史最高温度的情况下，确定当前阶段为温度稳定阶段。

可选地，根据当前温度和当前控制阶段，通过不同类型的比例积分微分控制确定加热管的目标输出功率，包括：确定目标温度与当前温度的差值为目标温差；在当前控制阶段为初始控制阶段的情况下，根据目标温差，通过比例控制确定加热管的目标输出功率；在当前控制阶段为温升加速阶段的情况下，根据目标温差，通过比例积分控制确定加热管的目标输出功率；在当前控制阶段为温升减速阶段的情况下，根据目标温差，通过比例积分微分控制确定加热管的目标输出功率；在当前控制阶段为振荡控制阶段的情况下，根据当前温度，调整微分系数；根据目标温差，通过比例积分微分控制确定加热管的目标输出功率；在当前控制阶段为温度稳定阶段的情况下，根据目标温差，通过比例积分微分控制确定加热管的基准输出功率；根据当前温度和基准输出功率，确定加热管的目标输出功率。

可选地，根据当前温度，调整微分系数，包括：根据当前温度，确定与当前温度对应的当前微分系数；在当前微分系数与前次微分系数不相同的情况下，将微分系数调整为当前微分系数。

可选地，根据当前温度和基准输出功率，确定加热管的目标输出功率，包括：根据当前温度，确定是否进行输出功率补偿；在未进行输出功率补偿的情况下，确定基准输出功率为目标输出功率；在进行输出功率补偿的情况下，确定补偿输出功率；将加热管的基准输出功率与补偿输出功率的和，确定为加热管的目标输出功率。

可选地，根据当前温度，确定是否进行输出功率补偿，包括：确定当前温度与前次温度的差值为当前第一温差；确定当前第一温差与前次第一温差的差值为当前第二温差；在当前第一温差和当前第二温差符号相异的情况下，确定进行输出功率补偿；在当前第一温差和当前第二温差符号相同的情况下，确定不进行输出功率补偿。

可选地，确定补偿输出功率，包括：在当前第一温差为正的情况下，确定补偿输出功率为正向补偿；在当前第一温差为负的情况下，确定补偿输出功率为负向补偿；根据当前第一温差的绝对值，确定与当前第一温差的绝对值对应的补偿输出功率的绝对值；将补偿输出功率补偿的方向与绝对值结合，确定为补偿输出功率。

可选地，在检测箱内的当前温度之前，还包括：根据阶跃响应的曲线，确定阶跃输入、稳态值和曲线的最大斜率；根据阶跃输入、稳态值和最大斜率，确定放大系数、时间常数和滞后时间；根据放大系数、时间常数和滞后时间，通过拟合确定比例系数、积分系数和微分系数。

在一些实施例中，所述装置包括处理器和存储有程序指令的存储器，处理器被配置为在运行程序指令时，执行上述PID参数自整定的温度控制的方法。

在一些实施例中，所述保温箱包括上述PID参数自整定的温度控制的装置。

本公开实施例提供的PID参数自整定的温度控制的方法及装置、保温箱，可以实现以下技术效果：

检测箱内的当前温度，确定与当前温度所对应的当前控制阶段。根据当前温度和当前控制阶段，通过不同类型的比例积分微分控制确定加热管的目标输出功率，使箱内温度达到目标温度。由于在不同的控制阶段采用不同类型的比例积分微分控制确定加热管的目标输出功率，降低了箱内温度的上升时间、超调量和稳定时间，以减少箱内温度达到目标温度所需的时间。

以上的总体描述和下文中的描述仅是示例性和解释性的，不用于限制本申请。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图进行示例性说明，这些示例性说明和附图并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件示为类似的元件，附图不构成比例限制，并且其中：

图1是本公开实施例提供的一个温度控制的原理图；

图2是本公开实施例提供的一个PID参数自整定的温度控制的方法的示意图；

图3是本公开实施例提供的另一个PID参数自整定的温度控制的方法的示意图；

图4是本公开实施例提供的一个温度变化过程的示意图；

图5是本公开实施例提供的另一个PID参数自整定的温度控制的方法的示意图；

图6是本公开实施例提供的另一个PID参数自整定的温度控制的方法的示意图；

图7是本公开实施例提供的一个阶跃响应的示意图；

图8是本公开实施例提供的一个PID参数自整定的温度控制的装置的示意图。

具体实施方式

为了能够更加详尽地了解本公开实施例的特点与技术内容，下面结合附图对本公开实施例的实现进行详细阐述，所附附图仅供参考说明之用，并非用来限定本公开实施例。在以下的技术描述中，为方便解释起见，通过多个细节以提供对所披露实施例的充分理解。然而，在没有这些细节的情况下，一个或多个实施例仍然可以实施。在其它情况下，为简化附图，熟知的结构和装置可以简化展示。

本公开实施例的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本公开实施例的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

除非另有说明，术语“多个”表示两个或两个以上。

本公开实施例中，字符“/”表示前后对象是一种“或”的关系。例如，A/B表示：A或B。

术语“和/或”是一种描述对象的关联关系，表示可以存在三种关系。例如，A和/或B，表示：A或B，或，A和B这三种关系。

术语“对应”可以指的是一种关联关系或绑定关系，A与B相对应指的是A与B之间是一种关联关系或绑定关系。

结合图1所示，本公开实施例提供一种保温箱，用于细胞培养和高温灭菌等。保温箱的温度控制原理如下：保温箱在常温下静置设定的时间，使箱内的温度与常温相同。保温箱控制加热管以一定的功率进行加热，直至温度达到稳定状态。此时，保温箱通过离线系统进行辨识，确定辨识特征参量，并将辨识特征参量输入整定参数库。整定参数库根据辨识特征参量，进行参数的拟合，确定比例系数、积分系数和微分系数。模式识别分类器根据当前温度，确定当前控制阶段，并将对应的比例系数、积分系数和微分系数输入比例积分微分控制器。

设定保温箱的目标温度。保温箱确定目标温度与当前温度的差值为目标温差，将目标温差作为比例积分微分控制器的输入。在箱内温度经过峰值之前，比例积分微分控制器计算出加热管的目标输出功率。在箱内温度经过峰值之后，比例积分微分控制器计算出加热管的基准输出功率。在不需要补偿时，基准输出功率为目标输出功率。在需要补偿时，温度补偿系统根据温升曲线计算出补偿输出功率，对基准输出功率进行补偿后，确定为目标输出功率。保温箱根据目标输出功率，确定加热管的脉冲宽度调制信号并对加热管进行控制。通过对加热管进行控制，使箱内温度逐渐达到目标温度。

结合图2所示，本公开实施例提供一种PID参数自整定的温度控制的方法，包括：

S230，保温箱检测箱内的当前温度。

S240，保温箱根据当前温度，确定当前控制阶段。

S250，保温箱根据当前温度和当前控制阶段，通过不同类型的比例积分微分控制确定加热管的目标输出功率。

其中，控制阶段依次分为初始控制阶段、温升加速阶段、温升减速阶段、振荡控制阶段和温度稳定阶段，初始控制阶段和温升加速阶段用于降低箱内温度的上升时间，温升减速阶段、振荡控制阶段和温度稳定阶段用于降低箱内温度的超调量和稳定时间。

采用本公开实施例提供的PID参数自整定的温度控制的方法，检测箱内的当前温度，确定与当前温度所对应的当前控制阶段。根据当前温度和当前控制阶段，通过不同类型的比例积分微分控制确定加热管的目标输出功率，使箱内温度达到目标温度。由于在不同的控制阶段采用不同类型的比例积分微分控制确定加热管的目标输出功率，降低了箱内温度的上升时间、超调量和稳定时间，以减少箱内温度达到目标温度所需的时间。

对于步骤S250中的不同类型的比例积分微分控制，包括比例控制、比例积分控制和比例积分微分控制。比例系数、积分系数和微分系数通过自整定的方式确定。

结合图3所示，本公开实施例提供另一种PID参数自整定的温度控制的方法，包括：

S230，保温箱检测箱内的当前温度。

S241，在当前温度小于或等于第一温度阈值的情况下，保温箱确定当前控制阶段为初始控制阶段，并执行步骤S250。

S242，在当前温度大于第一温度阈值且小于或等于第二温度阈值的情况下，保温箱确定当前阶段为温升加速阶段，并执行步骤S250。

S243，在当前温度大于第二温度阈值且小于或等于第三温度阈值的情况下，保温箱确定当前阶段为温升减速阶段，并执行步骤S250。

S244，在当前温度大于第三温度阈值和历史最高温度的情况下，保温箱确定当前阶段为振荡控制阶段，并执行步骤S250。

S245，在当前温度大于第三温度阈值且小于或等于历史最高温度的情况下，保温箱确定当前阶段为温度稳定阶段。

采用本公开实施例提供的PID参数自整定的温度控制的方法，在当前温度达到第二温度阈值之前，提高温度上升的速度，以降低箱内温度的上升时间。在达到第二温度阈值之后、峰值之前，降低温度上升的速度，以降低箱内温度的超调量。在达到峰值之后，降低温度变化的速度，以降低箱内温度的稳定时间。通过降低箱内温度的上升时间、超调量和稳定时间，以减少箱内温度达到目标温度所需的时间。

结合图3和图4所示，0-t₁时间段为初始控制阶段。t₁-t₂时间段为温升加速阶段。t₂-t₃时间段为温升减速阶段。t₃-t₄时间段为振荡控制阶段。t₄时刻之后为温度稳定阶段。其中，T₁为第一温度阈值，T₂为第二温度阈值，T₃为第三温度阈值，T_o为目标温度，T_m为温度峰值。

可选地，第一温度阈值的取值范围为目标温度的[58，62]％，优选地，第一温度阈值取值为目标温度的59％、60％或61％。第二温度阈值的取值范围为目标温度的[78，82]％，优选地，第二温度阈值取值为目标温度的79％、80％或81％。第三温度阈值的取值范围为目标温度的[83，87]％，优选地，第三温度阈值取值为目标温度的84％、85％或86％。峰值为箱内温度上升曲线中的温度最大值。在箱内温度变化的过程中，保温箱将当前温度与历史最高温度进行比较。在当前温度大于历史最高温度的情况下，保温箱将当前温度设置为历史最高温度。在当前温度小于或等于历史最高温度的情况下，保温箱保持历史最高温度不变。其中，初始的历史最高温度为0℃。这样，在上升阶段，能够使箱内温度快速接近目标温度，降低上升时间。在接近目标温度后，改变温度调节的策略，降低箱内温度变化的幅度避免峰值过高导致稳定时间过长。

结合图5所示，本公开实施例提供另一种PID参数自整定的温度控制的方法，包括：

S230，保温箱检测箱内的当前温度。

S240，保温箱根据当前温度，确定当前控制阶段。

S251，保温箱确定目标温度与当前温度的差值为目标温差。

S252，在当前控制阶段为初始控制阶段的情况下，保温箱根据目标温差，通过比例控制确定加热管的目标输出功率，并执行步骤S260。

S253，在当前控制阶段为温升加速阶段的情况下，保温箱根据目标温差，通过比例积分控制确定加热管的目标输出功率，并执行步骤S260。

S254，在当前控制阶段为温升减速阶段的情况下，保温箱根据目标温差，通过比例积分微分控制确定加热管的目标输出功率，并执行步骤S260。

S255，在当前控制阶段为振荡控制阶段的情况下，保温箱根据当前温度，调整微分系数。

S256，保温箱根据目标温差，通过比例积分微分控制确定加热管的目标输出功率，并执行步骤S260。

S257，在当前控制阶段为温度稳定阶段的情况下，保温箱根据目标温差，通过比例积分微分控制确定加热管的基准输出功率。

S258，保温箱根据当前温度和基准输出功率，确定加热管的目标输出功率。

S260，保温箱根据目标输出功率，驱动加热管。

采用本公开实施例提供的PID参数自整定的温度控制的方法，在初始控制阶段，通过比例控制使箱内温度快速上升，降低上升时间。在温升加速阶段，通过比例积分控制使箱内温度快速上升的同时减小稳态误差，降低上升时间。在温升减速阶段，通过比例积分微分控制降低箱内温度上升的速度，降低超调量。在振荡控制阶段，在微分变速的情况下通过比例积分微分控制进一步降低箱内温度上升的速度，进一步降低超调量。在温度稳定阶段，通过当前温度和基准输出功率确定目标输出功率，能够降低箱内温度变化的幅度，从而降低稳定时间。

对于步骤S252，当通过比例控制确定加热管的目标输出功率时，积分系数和微分系数为0。对于步骤S253，当通过比例积分控制确定加热管的目标输出功率时，微分系数为0。

可选地，步骤S255中的保温箱根据当前温度，调整微分系数，包括：保温箱根据当前温度，确定与当前温度对应的当前微分系数。在当前微分系数与前次微分系数不相同的情况下，保温箱将微分系数调整为当前微分系数。其中，当前温度越高，当前微分系数越大。这样，为避免超调量过高，通过调整微分系数提前对超调量进行控制，降低箱内温度的超调量从而降低稳定时间。

具体的，以目标温度为70℃为例，简要说明当前温度与当前微分系数的关系。通过预先设置的对应关系表，当前温度为65℃时，微分系数为2。当前温度为68℃时，微分系数为3。当前温度为70℃时，微分系数为6。当然，当前温度与当前微分系数之间的对应关系也可以为其他，以上举例仅是为了便于理解。对于不同的目标温度，当前温度与微分系数的对应关系会有所差别。

可选地，步骤S258中的保温箱根据当前温度和基准输出功率，确定加热管的目标输出功率，包括：保温箱根据当前温度，确定是否进行输出功率补偿。在未进行输出功率补偿的情况下，保温箱确定基准输出功率为目标输出功率。在进行输出功率补偿的情况下，保温箱确定补偿输出功率。保温箱将加热管的基准输出功率与补偿输出功率的和，确定为加热管的目标输出功率。这样，在不需要输出功率补偿的情况下，基准输出功率能够满足使箱内温度快速稳定的需求，以基准输出功率作为目标输出功率。在需要输出功率补偿的情况下，通过补偿输出功率对基准输出功率进行调整，降低箱内温度变化的幅度使得稳定时间降低。

可选地，保温箱根据当前温度，确定是否进行输出功率补偿，包括：保温箱确定当前温度与前次温度的差值为当前第一温差。保温箱确定当前第一温差与前次第一温差的差值为当前第二温差。在当前第一温差和当前第二温差符号相异的情况下，保温箱确定进行输出功率补偿。在当前第一温差和当前第二温差符号相同的情况下，保温箱确定不进行输出功率补偿。第一温差表示温度上升或下降。由于箱内温度的采样周期固定，第二温差表示温度的变化率增加或减小。符号相异为一正一负，符号相同为同正、同负或同为零。这样，在当前温度下降且温度的变化率增加的情况下，对输出功率进行补偿用于防超调，以降低箱内温度下降的速度避免温度下降过快导致温度变化幅度大影响稳定时间。在当前温度上升且温度的变化率减小的情况下，对输出功率进行补偿用于防回温，以提高箱内温度上升的速度避免温度上升过慢导致温度变化幅度小达不到目标温度。

可选地，保温箱确定补偿输出功率，包括：在当前第一温差为正的情况下，保温箱确定补偿输出功率为正向补偿。在当前第一温差为负的情况下，保温箱确定补偿输出功率为负向补偿。保温箱根据当前第一温差的绝对值，确定与当前第一温差的绝对值对应的补偿输出功率的绝对值。保温箱将补偿输出功率补偿的方向与绝对值结合，确定为补偿输出功率。这样，在箱内温度下降的过程中，对输出功率进行负向补偿用于防超调，避免温度下降幅度大影响稳定时间。在箱内温度上升的过程中，对输出功率进行正向补偿用于防回温，避免温度上升幅度小达不到目标温度。

可选地，当前第一温差的绝对值越大，补偿输出功率的绝对值越大。这样，补偿输出功率的绝对值随第一温差的绝对值的增大而增大，能够快速将箱内温度稳定在目标温度，降低了箱内温度的稳定时间。

可选地，对于当前第一温差的绝对值与补偿输出功率的绝对值的关系，可通过如下公式确定：P_c＝P_m×T_d×α。其中，P_c为补偿输出功率的绝对值，P_m为箱内温度在目标温度时的额定功率，T_d为当前第一温差的绝对值，α为调节系数。调节系数α的取值与目标温度相关，取值范围为[0.8，1.2]。优选地，调节系数α取值为0.9、1或1.1。公式中的变量仅表示数值，不含单位。这样，能够精确计算出补偿输出功率的绝对值，箱内温度调节准确，以在温度稳定阶段实现箱内温度的防超调和防回温。

结合图6所示，本公开实施例提供另一种PID参数自整定的温度控制的方法，包括：

S200，保温箱确定辨识特征参量。

S210，保温箱根据辨识特征参量，通过拟合确定比例系数、积分系数和微分系数。

S220，保温箱将比例系数、积分系数和微分系数作为比例积分微分控制的系数。

S230，保温箱检测箱内的当前温度。

S240，保温箱根据当前温度，确定当前控制阶段。

S261，保温箱根据目标输出功率，确定加热管的脉冲宽度调制信号。

S262，保温箱通过脉冲宽度调制信号驱动加热管。

采用本公开实施例提供的PID参数自整定的温度控制的方法，根据辨识特征参量拟合出比例系数、积分系数和微分系数，能够在开始升温时提高加热的速度，降低上升时间。在升温过程中，减缓箱内温度上升的速度，降低超调量和稳定时间。通过目标输出功率确定脉冲宽度调制信号，并利用脉冲宽度调制信号驱动加热管，功率调节的精确性高以降低箱内温度与目标温度之间的误差。

可选地，步骤S200中的保温箱确定辨识特征参量，包括：保温箱根据阶跃响应的曲线，确定输出信号的阶跃输入、稳态值和曲线的最大斜率。保温箱根据阶跃输入、稳态值和最大斜率，确定放大系数、时间常数和滞后时间。保温箱将放大系数、时间常数、滞后时间和最大斜率确定为辨识特征参量。这样，通过自整定的方式根据阶跃响应，确定用于拟合比例系数、积分系数和微分系数的辨识特征参量，以便对箱内温度进行控制减少箱内温度达到目标温度所需的时间。

结合图7所示，具体的，对于输出信号(功率或温度)的阶跃输入、稳态值和曲线的最大斜率，通过一阶惯性滞后环节进行模拟确定。将保温箱放置在常温下静置设定的时间，加热管按照预设功率(例如额定功率的30％)进行加热直至温度达到平衡状态，作为阶跃输入。对于阶跃响应的曲线，确定在上升过程中的最大斜率(拐点)。沿该斜率做切线，与时间轴相交于点D，与稳态值相交于点H。0到D之间的时间为一阶纯滞后时间τ，DH在时间轴上的投影DK为时间常数T。放大系数、时间常数和滞后时间可通过如下公式确定：K＝(y(∞)-y(0))/△u。T＝(y(∞)-y(0))/E_c。τ＝t(E_c)-(y(E_c)-y(0))/E_c。其中，K为放大系数，y(∞)为输出信号的稳态值，y(0)为输出信号的初始值，△u为阶跃输入，T为时间常数，E_c为曲线的最大斜率，τ为滞后时间，t(E_c)为斜率点对应的时间点，y(E_c)为斜率点对应的输出信号。公式中的变量仅表示数值，不含单位。这样，通过公式确定的放大系数、时间常数和滞后时间，通过自整定的方式拟合出比例系数、积分系数和微分系数，降低温度波动的幅度以快速稳定振荡降低达到目标温度所需的时间。

对于步骤S210中的保温箱根据辨识特征参量，通过拟合确定比例系数、积分系数和微分系数，为现有技术中的拟合方式，此处不再赘述。

结合图8所示，本公开实施例提供一种PID参数自整定的温度控制的装置，包括处理器(processor)41和存储器(memory)42。可选地，该装置还可以包括通信接口(Communication Interface)43和总线44。其中，处理器41、通信接口43、存储器42可以通过总线44完成相互间的通信。通信接口43可以用于信息传输。处理器41可以调用存储器42中的逻辑指令，以执行上述实施例的PID参数自整定的温度控制的方法。

此外，上述的存储器42中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

存储器42作为一种存储介质，可用于存储软件程序、计算机可执行程序，如本公开实施例中的方法对应的程序指令/模块。处理器41通过运行存储在存储器42中的程序指令/模块，从而执行功能应用以及数据处理，即实现上述实施例中PID参数自整定的温度控制的方法。

存储器42可包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序；存储数据区可存储根据终端设备的使用所创建的数据等。此外，存储器42可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器。

本公开实施例提供了一种保温箱，包含上述的PID参数自整定的温度控制的装置。

本公开实施例提供了一种存储介质，存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令设置为执行上述PID参数自整定的温度控制的方法。

上述的存储介质可以是暂态计算机可读存储介质，也可以是非暂态计算机可读存储介质。

本公开实施例的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括一个或多个指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本公开实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质可以是非暂态存储介质，包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等多种可以存储程序代码的介质，也可以是暂态存储介质。

以上描述和附图充分地示出了本公开的实施例，以使本领域的技术人员能够实践它们。其他实施例可以包括结构的、逻辑的、电气的、过程的以及其他的改变。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的部件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施例的部分和特征可以被包括在或替换其他实施例的部分和特征。而且，本申请中使用的用词仅用于描述实施例并且不用于限制权利要求。如在实施例以及权利要求的描述中使用的，除非上下文清楚地表明，否则单数形式的“一个”(a)、“一个”(an)和“所述”(the)旨在同样包括复数形式。类似地，如在本申请中所使用的术语“和/或”是指包含一个或一个以上相关联的列出的任何以及所有可能的组合。另外，当用于本申请中时，术语“包括”(comprise)及其变型“包括”(comprises)和/或包括(comprising)等指陈述的特征、整体、步骤、操作、元素，和/或组件的存在，但不排除一个或一个以上其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或这些的分组的存在或添加。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个…”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法或者设备中还存在另外的相同要素。本文中，每个实施例重点说明的可以是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分可以互相参见。对于实施例公开的方法、产品等而言，如果其与实施例公开的方法部分相对应，那么相关之处可以参见方法部分的描述。

本领域技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，可以取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。所述技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法以实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本公开实施例的范围。所述技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

本文所披露的实施例中，所揭露的方法、产品(包括但不限于装置、设备等)，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，可以仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例。另外，在本公开实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

附图中的流程图和框图显示了根据本公开实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这可以依所涉及的功能而定。在附图中的流程图和框图所对应的描述中，不同的方框所对应的操作或步骤也可以以不同于描述中所披露的顺序发生，有时不同的操作或步骤之间不存在特定的顺序。例如，两个连续的操作或步骤实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这可以依所涉及的功能而定。框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

Claims

1.一种PID参数自整定的温度控制的方法，其特征在于，包括：

检测箱内的当前温度；

根据当前温度，确定当前控制阶段；

根据当前温度和当前控制阶段，通过不同类型的比例积分微分控制确定加热管的目标输出功率。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据当前温度，确定当前控制阶段，包括：

在当前温度小于或等于第一温度阈值的情况下，确定当前控制阶段为初始控制阶段；

在当前温度大于第一温度阈值且小于或等于第二温度阈值的情况下，确定当前阶段为温升加速阶段；

在当前温度大于第二温度阈值且小于或等于第三温度阈值的情况下，确定当前阶段为温升减速阶段；

在当前温度大于第三温度阈值和历史最高温度的情况下，确定当前阶段为振荡控制阶段；

在当前温度大于第三温度阈值且小于或等于历史最高温度的情况下，确定当前阶段为温度稳定阶段。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据当前温度和当前控制阶段，通过不同类型的比例积分微分控制确定加热管的目标输出功率，包括：

确定目标温度与当前温度的差值为目标温差；

在当前控制阶段为初始控制阶段的情况下，根据目标温差，通过比例控制确定加热管的目标输出功率；

在当前控制阶段为温升加速阶段的情况下，根据目标温差，通过比例积分控制确定加热管的目标输出功率；

在当前控制阶段为温升减速阶段的情况下，根据目标温差，通过比例积分微分控制确定加热管的目标输出功率；

在当前控制阶段为振荡控制阶段的情况下，根据当前温度，调整微分系数；根据目标温差，通过比例积分微分控制确定加热管的目标输出功率；

在当前控制阶段为温度稳定阶段的情况下，根据目标温差，通过比例积分微分控制确定加热管的基准输出功率；根据当前温度和基准输出功率，确定加热管的目标输出功率。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据当前温度，调整微分系数，包括：

根据当前温度，确定与当前温度对应的当前微分系数；

在当前微分系数与前次微分系数不相同的情况下，将微分系数调整为当前微分系数。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据当前温度和基准输出功率，确定加热管的目标输出功率，包括：

根据当前温度，确定是否进行输出功率补偿；

在未进行输出功率补偿的情况下，确定基准输出功率为目标输出功率；

在进行输出功率补偿的情况下，确定补偿输出功率；

将加热管的基准输出功率与补偿输出功率的和，确定为加热管的目标输出功率。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，根据当前温度，确定是否进行输出功率补偿，包括：

确定当前温度与前次温度的差值为当前第一温差；

确定当前第一温差与前次第一温差的差值为当前第二温差；

在当前第一温差和当前第二温差符号相异的情况下，确定进行输出功率补偿；

在当前第一温差和当前第二温差符号相同的情况下，确定不进行输出功率补偿。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，确定补偿输出功率，包括：

在当前第一温差为正的情况下，确定补偿输出功率为正向补偿；

在当前第一温差为负的情况下，确定补偿输出功率为负向补偿；

根据当前第一温差的绝对值，确定与当前第一温差的绝对值对应的补偿输出功率的绝对值；

将补偿输出功率补偿的方向与绝对值结合，确定为补偿输出功率。

8.根据权利要求1至7任一项所述的方法，其特征在于，在检测箱内的当前温度之前，还包括：

根据阶跃响应的曲线，确定阶跃输入、稳态值和曲线的最大斜率；

根据阶跃输入、稳态值和最大斜率，确定放大系数、时间常数和滞后时间；

根据放大系数、时间常数和滞后时间，通过拟合确定比例系数、积分系数和微分系数。

9.一种PID参数自整定的温度控制的装置，包括处理器和存储有程序指令的存储器，其特征在于，所述处理器被配置为在运行所述程序指令时，执行如权利要求1至8任一项所述的PID参数自整定的温度控制的方法。

10.一种保温箱，其特征在于，包括如权利要求9所述的PID参数自整定的温度控制的装置。